制冷機制冷原理 - 圖文-

1、HVAC服務(wù)技術(shù)人員（FLSP）培訓(xùn) 服 ）培訓(xùn) 制冷原理 部展 發(fā)和習(xí) 學(xué)區(qū)洲亞 1 培訓(xùn)目標(biāo) 一. 利用熱力學(xué)定律，分析制冷循環(huán)能量關(guān)系。 二. 利用熱力學(xué)術(shù)語（溫度、壓力、熱量、飽和溫 度、 飽和壓力）描述制 冷循環(huán)。 三. 利用壓焓圖分析制冷循環(huán) 五. 分析影響制冷效果的主要因素 部展 發(fā)和習(xí) 學(xué)區(qū)洲亞 2 一 基本熱力學(xué)定律 熱力學(xué)第一定律： 能量既不能創(chuàng)生，也不能消亡， 它只能從物體的一部分傳至另一 部分，或從一種形式轉(zhuǎn)變成另一 種形式。 各種能量是可以相互轉(zhuǎn)換的。 制冷過程中電能轉(zhuǎn)化為機械能， 機械能轉(zhuǎn)化為熱能。 部展 發(fā)和習(xí) 學(xué)區(qū)洲亞 3 一 基本熱力學(xué)定律 熱力學(xué)第二定律 熱

2、量只能自發(fā)地從高溫物體 熱量只能自發(fā)地從高溫物體 自發(fā) 流向低溫物體。 流向低溫物體。 部展 發(fā)和習(xí) 學(xué)區(qū)洲亞 4 二. 基本熱力學(xué)術(shù)語 溫度 壓力 熱量 飽和溫度 飽和壓力 部展 發(fā)和習(xí) 學(xué)區(qū)洲亞 5 亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 6華氏溫度和攝氏溫度的轉(zhuǎn)換: F轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為: 轉(zhuǎn)化為F 亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 7華氏溫度和攝氏溫度的轉(zhuǎn)換=×1.8+32=(-32/1.8=/ 1.8例題例題:100= ?32= ?2=?= 212= 0 = 3.6 亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 8絕對壓力海平面上1大氣壓大氣壓:101325 Pa14.7 psia1 Bar760 mm Hg壓力思考思考:絕對壓絕對壓力的

3、最低力的最低值為多少多少?亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 9表壓= 絕對壓力-大氣壓力真空度= 大氣壓力-絕對壓力表壓表壓(相對壓力相對壓力和真空度思考思考:真空度的最大值為多少真空度的最大值為多少?亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 10 熱量亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 11顯熱水顯熱顯熱:物質(zhì)不發(fā)生相變物質(zhì)不發(fā)生相變,僅由于溫度改變而吸收/放出的熱量的熱量。比熱比熱:單位質(zhì)量物質(zhì)升高單位溫度所需的熱量單位質(zhì)量物質(zhì)升高單位溫度所需的熱量(kj / kg 。水的比熱水的比熱:1卡/ 克=4.2 kj / kg =1Btu/lb. ºF 舉例舉例:1kg 水從60加熱到70吸收的顯熱量為多少?亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 12潛熱

4、潛熱潛熱:由于物質(zhì)發(fā)生相變由于物質(zhì)發(fā)生相變,而傳遞的熱量而傳遞的熱量。氣化潛熱量氣化潛熱量:單位質(zhì)量液體蒸發(fā)成氣體時所吸收的熱量。冷凝潛熱量冷凝潛熱量:單位質(zhì)量氣體冷凝成液體時所釋放的熱量熱量。舉例舉例:在24小時內(nèi)小時內(nèi),將1噸(2000磅0的冰融化成0的水,所吸收的熱量為1冷噸冷噸(3.516 kw 。亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 13液態(tài)液態(tài)-氣態(tài)相變過程中氣態(tài)相變過程中,物質(zhì)的三種狀態(tài)物質(zhì)的三種狀態(tài):過冷態(tài)(純液態(tài)顯熱傳熱飽和態(tài)(氣液混合氣液混合態(tài)態(tài)潛熱傳熱 過熱態(tài)過熱態(tài)(純氣態(tài)顯熱傳熱亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 14 大氣亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 15飽和態(tài)飽和態(tài)(氣液混合態(tài)氣液混合態(tài):某種物某種物質(zhì)當(dāng)其處

5、于氣液狀態(tài)共存時質(zhì)當(dāng)其處于氣液狀態(tài)共存時,稱這種物質(zhì)處于飽和態(tài)這種物質(zhì)處于飽和態(tài)。當(dāng)物質(zhì)處于飽和態(tài)時當(dāng)物質(zhì)處于飽和態(tài)時,若壓力維持不變持不變,則溫度也恒定不變則溫度也恒定不變,溫度和壓力之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系,我們稱該溫度我們稱該溫度(壓力壓力為該壓力壓力(溫度溫度對應(yīng)的飽和溫度(壓力壓力。100標(biāo)準(zhǔn)大氣準(zhǔn)大氣壓壓亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 16 飽和態(tài)飽和態(tài)(氣液混合態(tài)氣液混合態(tài)舉例: 在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水的飽和溫度溫度(沸點沸點為100。100亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 17升高飽和溫度的方法舉例舉例:高壓鍋通過加熱密封鍋體使鍋內(nèi)壓力升高體使鍋內(nèi)壓力升高。此時與該壓力對應(yīng)的飽和溫度也升

6、高壓力對應(yīng)的飽和溫度也升高。水的飽和溫度水的飽和溫度(沸點沸點升高意味著水在100仍為過冷液體態(tài)。 3 psig 230 F亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 18水沸騰舉例舉例:真空泵將空氣抽出容器空氣抽出容器。使容器內(nèi)壓力下降。此時與該壓力對應(yīng)的飽和溫度低于100,這意味水不到100就能燒開就能燒開。真空度29.67” 40 F 真空泵降低飽和溫度的方法降低飽和溫度的方法降低系統(tǒng)壓力降低系統(tǒng)壓力亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 19不同制冷劑飽和溫度-飽和壓力對應(yīng)表亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 20飽和溫度飽和溫度、飽和壓力試查表得出R22在4和40時的飽和壓力時的飽和壓力(pa 飽和溫度/壓力表的使用紅色紅色:真空度真空度(i

7、n.Hg 黑色黑色:表壓力表壓力(psig 亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 21轉(zhuǎn)化為F:40F查表值查表值:68.5psig(表壓轉(zhuǎn)化為pa:472293.8pa (表壓絕對壓力pa:573618.8pa轉(zhuǎn)化為F:104F查表值查表值:207.7psig(表壓轉(zhuǎn)化為pa:1432049.96pa (表壓絕對壓力pa:1533374.96pa亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 22單位轉(zhuǎn)換表亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 23三. 壓-焓圖亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 24壓力 單位質(zhì)量制冷劑所具有的能量(kJ/kg此圖針對單位質(zhì)量制冷劑三. 壓-焓圖亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 25 三. 壓-焓圖亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 26 焓三. 壓-焓圖亞洲區(qū)學(xué)習(xí)

8、和發(fā)展部 27 焓氣體三. 壓-焓圖亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 28等溫線等溫線:過冷液體區(qū)為垂直線垂直線,兩相區(qū)為水平線,過熱區(qū)幾乎為垂線。思考思考:A,B,C,DA,B,C,D四點溫四點溫度誰高度誰高,誰低誰低?焓 三. 壓-焓圖亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 29壓力焓等熵線等熵線等熵線:向右上方傾斜的曲線0.280.29三. 壓-焓圖亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 30壓力焓等比容線等比容線等比容線:向右上方傾斜的曲線方傾斜的曲線,斜率比等熵線平坦率比等熵線平坦。2.03.0三. 壓-焓圖亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 31壓-焓圖焓圖(R22亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 32 四. . 利用壓焓圖分析制冷循環(huán)利用壓焓圖分析制冷循環(huán)亞洲區(qū)

9、學(xué)習(xí)和發(fā)展部 焓蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過程等壓蒸發(fā)制冷劑進入蒸發(fā)器制冷劑進入蒸發(fā)器:A 點亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 等壓蒸發(fā)亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 焓亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 36制冷循環(huán)分析2. 制冷劑在壓縮機內(nèi)的等熵壓縮過程制冷劑在壓縮機內(nèi)沿等熵線壓縮焓 等熵壓縮等熵壓縮:理想的可逆壓縮過程,沒有能量損失,壓縮機的壓縮功完全轉(zhuǎn)換為制冷劑的能量(體現(xiàn)為制冷劑的焓值從hB 增加到hC 。hBhC亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 37制冷循環(huán)分析2.制冷劑在壓縮機內(nèi)的等熵壓縮過程 思考思考:1.制冷劑經(jīng)過壓縮機后(從B 點進入點進入,從C 點離開點離開,熱熱力參數(shù)力參數(shù)(溫度溫度、壓力、焓及熱工狀態(tài)如何發(fā)生變化態(tài)如何發(fā)生變化?2.B

10、 、C 之間的焓差和壓縮機壓縮功,電機耗電量之間存在什么關(guān)系么關(guān)系?亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 38 ,離開冷凝器的狀態(tài)點為。:D 點處于什么狀態(tài)點處于什么狀態(tài):過?飽和飽和?過熱過熱?自身能量降低自身能量降低,體現(xiàn)為hC 降到Hd.亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 39制冷循環(huán)分析制冷循環(huán)分析4. 4. 制冷劑在節(jié)流裝置中的等焓過程制冷劑在節(jié)流裝置中的等焓過程 焓節(jié)流裝置節(jié)流過程節(jié)流過程-等焓過程等焓過程:液態(tài)制冷劑經(jīng)過節(jié)流設(shè)備時壓力降低,壓力降低會導(dǎo)致很小一部分液態(tài)制冷劑蒸發(fā),蒸發(fā)的制冷劑吸收氣化潛熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),焓值增加,未蒸發(fā)的制冷劑為蒸發(fā)部分的制冷劑提供了能量,溫度降低,焓值降低。就整個制冷劑而言,在節(jié)

11、流過程中蒸發(fā)的能量來自制冷劑本身,制冷劑焓值(單位質(zhì)量制冷劑所具有的能量不變。經(jīng)過節(jié)流,制冷劑壓力降低,含氣量增加,溫度降低。亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 40制冷循環(huán) 焓亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 41制冷循環(huán)分析制冷循環(huán)分析能量分析 焓(h單位制冷劑從冷凍水吸收的熱量單位制冷劑吸收的壓縮功單位制冷劑向冷卻水釋放的熱量目的=h1 h2 h3h2-h1(COP =代價制冷效果h3-h2+=亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 42 -蒸發(fā)溫度-冷卻水出水溫度小溫差取決于換熱器性能,該例中小溫差均為3。亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 43五. 影響制冷效果的因素排液過冷排液過冷(過冷度過冷度吸氣過熱吸氣過熱(過熱度過熱度蒸發(fā)壓力及冷凝壓力對制

12、冷效果的影響亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 441. 1. 排液過冷對制冷效果的影響排液過冷對制冷效果的影響 焓置過冷度過冷度=對應(yīng)的飽和溫度和溫度-離開冷凝器的制冷劑溫度亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 45 焓1. 1. 排液過冷對制冷效果的影響排液過冷對制冷效果的影響亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 462. 2. 吸氣過熱對制冷效果的影響吸氣過熱對制冷效果的影響需要一定過熱度的原因: 避免液態(tài)制冷劑進入壓縮機會造成壓縮機“液擊” 焓焓亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 47壓力焓過熱在蒸發(fā)器中發(fā)生在蒸發(fā)器中發(fā)生(干式蒸發(fā)器干式蒸發(fā)器,稱為有效過稱為有效過熱。在吸氣管道中產(chǎn)生在吸氣管道中產(chǎn)生,稱為無效過熱稱為無效過熱。無效過熱時無效過熱時:單

13、位質(zhì)量功耗增大單位制冷量(制冷效果不變冷凝器單位熱負荷增大吸氣比容增大,制冷劑質(zhì)量流量下降制冷效果下降2. 2. 吸氣過熱對制冷效果的影響吸氣過熱對制冷效果的影響亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 48壓力焓吸氣比容不變(2點,制冷劑質(zhì)量流量不變量流量不變。單位質(zhì)量制冷劑制冷效果減小(由2-1減小到2-1。消耗的壓縮功率增大消耗的壓縮功率增大(由3-2增加到3-2COP 值降低3. 3. 冷凝溫度升高對制冷效果的影響冷凝溫度升高對制冷效果的影響2114433制冷循環(huán)由原來的1-2-3-4, 變?yōu)?-2-3-4亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 49壓力焓吸氣比容增大吸氣比容增大,制冷劑質(zhì)量流量減小流量減小。單位質(zhì)量制冷劑制冷效果降低(由原來的2-1降為2-1。壓縮功增大壓縮功增大(由原來的3-2,增大到3-2。COP 值降低值降低。4. 4. 蒸發(fā)溫度降低對制冷效果的影響蒸發(fā)溫度降低對制冷效果的影響2134123制冷循環(huán)由原來的1-2-3-4, 變?yōu)?-2-3-4亞洲區(qū)學(xué)習(xí)和發(fā)展部 50練習(xí)試在壓焓圖上試在壓焓圖上(R-22描繪某制冷系統(tǒng)在下表所示工況下的制冷循